Un rivestimento ultrasottile sviluppato dagli ingegneri dell'Università del Wisconsin-Madison capovolge un fenomeno fisico onnipresente dei materiali legati alla radiazione termica:più un oggetto diventa caldo, più è luminoso.

Il nuovo rivestimento, realizzato con ossido di nichel di samario, un materiale sintonizzabile unico:utilizza un po 'di inganno della temperatura.

"Questa è la prima volta che la temperatura e l'emissione di luce termica sono state disaccoppiate in un oggetto solido. Abbiamo costruito un rivestimento che 'rompe' il rapporto tra temperatura e radiazione termica in un modo molto particolare, "dice Mikhail Kats, un professore di ingegneria elettrica e informatica alla UW-Madison. "Essenzialmente, esiste un intervallo di temperatura entro il quale la potenza della radiazione termica emessa dal nostro rivestimento rimane la stessa."

Attualmente, che l'intervallo di temperatura è abbastanza piccolo, tra circa 105 e 135 gradi Celsius. Con ulteriore sviluppo, però, Kats afferma che il rivestimento potrebbe avere applicazioni nel trasferimento di calore, mimetizzarsi e, man mano che le termocamere a infrarossi diventano ampiamente disponibili per i consumatori, anche nell'abbigliamento per proteggere la privacy personale delle persone.

Kat, i suoi membri del gruppo, e i loro collaboratori presso UW-Madison, Università di Purdue, Università di Harvard, Il Massachusetts Institute of Technology e il Brookhaven National Laboratory hanno pubblicato i dettagli dell'avanzamento questa settimana nel Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze .

Il rivestimento stesso emette una quantità fissa di radiazione termica indipendentemente dalla sua temperatura. Questo perché la sua emissività, il grado in cui un dato materiale emette luce a una data temperatura, in realtà diminuisce con la temperatura e annulla la sua radiazione intrinseca, dice Alireza Shahsafi, uno studente di dottorato nel laboratorio di Kats e uno degli autori principali dello studio.

"Possiamo immaginare un futuro in cui l'imaging a infrarossi è molto più comune, avere un impatto negativo sulla privacy personale, " dice Shahsafi. "Se potessimo coprire l'esterno dei vestiti o anche un veicolo con un rivestimento di questo tipo, una telecamera a infrarossi farebbe fatica a distinguere ciò che c'è sotto. Visualizzalo come uno scudo per la privacy a infrarossi. L'effetto si basa sui cambiamenti nelle proprietà ottiche del nostro rivestimento a causa di un cambiamento di temperatura. Così, la radiazione termica della superficie cambia drasticamente e può confondere una termocamera a infrarossi."

Nel laboratorio, Shahsafi e altri membri del gruppo di Kats hanno dimostrato l'efficacia del rivestimento. Hanno sospeso due campioni - un pezzo rivestito di zaffiro e un pezzo di riferimento senza rivestimento - da un riscaldatore in modo che parte di ciascun campione toccasse il riscaldatore e il resto fosse sospeso in aria molto più fredda. Quando hanno visto ogni campione con una telecamera a infrarossi, hanno visto un netto gradiente di temperatura sullo zaffiro di riferimento, dal blu intenso al rosa, rosso, arancione e quasi bianco, mentre l'immagine termica dello zaffiro rivestito è rimasta in gran parte uniforme.

Uno sforzo di squadra è stato fondamentale per il successo del progetto. Il gruppo di Shriram Ramanathan, collaboratore di Purdue, ha sintetizzato l'ossido di nichel di samario ed ha eseguito una caratterizzazione dettagliata dei materiali. I colleghi del MIT e del Brookhaven National Laboratory hanno utilizzato la luce brillante di un sincrotrone che accelera le particelle per studiare il comportamento a livello atomico del rivestimento.